DD202309A5 - METHOD FOR PRODUCING CONCRETE REINFORCEMENT STEEL - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Betonstahl, wobei das Ziel der Erfindung darin besteht, dass dieser Stahl eine hohe Streckfestigkeit bei gleichfalls guter Verformbarkeit und weitgehend befriedigender Schweissbarkeit besitzt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Verfahren, bei welchem die Bewehrungsstaebe waehrend des Walzens oder im unmittelbaren Anschluss an das Walzen einer Phase einer schnellen Abkuehlung unterworfen werden, die Bedingungen der Abkuehlung vorzugeben. Die Abkuehlung wird dabei gekennzeichnet durch d. mittlere Waermeflussdichte Durchmesser in MW/m hoch 2 zwischen 800 Grad C und 600 Grad C sowie die Abkuehlungszeit t in s. Mit dem Stabdurchmesser d in mm muessen die vorstehend genannten beiden Werte den folgenden beiden Bedingungen genuegen: 0.45 d - 0.4 < Durchmesser x t < 0.82 d + 0.6 log Durchmesser > gleich - 0.94 x log d + 2.098. Die Ausfuehrungsbeispiele veranschaulichen die Anwendung der Erfindung einerseits bei einem Stabstahl von 20 mm Durchmesser, der mit einer Walzendgeschwindigkeit von 12 m/s und einer Walzendtemperatur von 1050 Grad C erzeugt wird, und andererseits bei einem Stabdurchmesser von 8 mm, d. mit einer Walzendgeschwindigkeit von 18 m/s u. einer Walztemperatur von 1000 Grad C erzeugt wird. In beiden Faellen handelt es sich um niedrig legierte Kohlenstoffstaehle mit Manganzusaetzen, bei denen d. geforderten Werte hoher Streckfestigkeit u. guter Verformbarkeit erzielt werden, indem die Waermeflussdichte Durchmesser sowie die Abschreckzeit der fuer die Kuehlstrecke verfuegbaren Laenge entsprechend gewaehlt werden koennen.Process for the production of reinforcing steel, wherein the aim of the invention is that this steel has a high yield strength with equally good ductility and largely satisfactory weldability. The invention is based on the object, starting from a process in which the rebars during rolling or immediately after rolling a phase of rapid cooling are subjected to prescribe the conditions of Abkuehlung. The Abkuehlung is characterized by d. mean heat flux density diameters in MW / m high 2 between 800 degrees C and 600 degrees C and the cooling time t in s. With the bar diameter d in mm, the above two values must satisfy the following two conditions: 0.45 d - 0.4 <diameter x t <0.82 d + 0.6 log diameter> equals - 0.94 x log d + 2.098. The embodiments illustrate the application of the invention on the one hand with a bar steel of 20 mm diameter, which is produced with a rolling end speed of 12 m / s and a roller end temperature of 1050 degrees C, and on the other hand with a rod diameter of 8 mm, d. with a final roller speed of 18 m / s u. a rolling temperature of 1000 degrees C is generated. Both cases involve low alloyed carbon steels with manganese substitutes, where d. required values of high yield strength u. Good deformability can be achieved by the heat flow density diameter and the quenching time available for the cooling distance can be selected accordingly.
Description
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5. 7. 1982 Pl/R5. 7. 1982 Pl / R
Verfahren zur Herstellung von BetonbewehrungsstahlProcess for producing concrete reinforcing steel
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung ist in der Stahlindustrie, und zwar bei der Herstellung gewalzter Betonstahl stäbe während des Warmwalzens oder aber im unmittel baren Anschluß an das Walzen derselben, anwendbar. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung von für Bewehrungszwecke vorgesehenen Betonstahl, bei welchem sich eine hohe Streckfestigkeit mit guter Verformbarkeit und möglichst auch befriedigender Schweißbarkeit erzielen lassen.The invention is in the steel industry, namely in the production of rolled reinforcing steel rods during hot rolling or in the immediate cash connection to the rolling of the same, applicable. It relates to a process for the production of reinforcing steel intended for reinforcement, in which it is possible to achieve a high yield strength with good ductility and, if possible, also satisfactory weldability.
Bekanntlich muß der Walzwerker, der das einleitend bezeichnete Problem lösen will, verschiedenen, sich ihm auferlegenden Notwendigkeiten Rechnung tragen. Zunächst sind die Walzendgeschwindigkeit sowie die Temperatur der gewalzten Stäbe praktisch durch das Walzwerk vorgegeben. Weiterhin steht dem Walzwerker für die Ausführung der Kühlanlage nur ein begrenzter Platz zur Verfügung.As is well known, the mill-maker, who wishes to solve the problem identified in the introduction, must take account of various necessities which are imposed on him. First, the final rolling speed and the temperature of the rolled bars are practically predetermined by the rolling mill. Furthermore, the miller for the execution of the cooling system only a limited space available.
Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, um zu einem Kompromiß einerseits der mechanischen Eigenschaftswerte und anderer-Various proposals have already been made to compromise mechanical property values and other
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seits der Herste!!kosten zu gelangen. Eine erste Lösung besteht darin, sogenannte naturharte Stahl stäbe herzustellen, bei denen die Streckfestigkeit durch den Zusatz von beispielsweise 0.35% Kohlenstoff und beispielsweise 1.3% Mangan erreicht wird. Diese Stähle haben eine annehmbare Streckfestigkeit von wenigstens 420 MPa, indes sind ihre Dehnung und ihre Biegbarkeit verhältnismäßig gering bei nicht befriedigender Schweißbarkeit.On the other hand, the manufacturers cost !! A first solution is to produce so-called natural hard steel rods, in which the yield strength is achieved by the addition of, for example, 0.35% carbon and, for example, 1.3% manganese. These steels have an acceptable yield strength of at least 420 MPa, but their elongation and bendability are relatively low with unsatisfactory weldability.
Zur Verbesserung der Schweißbarkeit muß man den Kohlenstoffgehalt senken, woraufhin die Streckfestigkeit zurückgeht.To improve the weldability, one must lower the carbon content, whereupon the yield strength decreases.
Man kann diesem Rückgang der Streckfestigkeit auf zwei bekannte Weisen begegnen. Die erste Methode besteht darin, Mikrolegierungselemente, wie Niobium oder Vanadium,in den Stahl einzuführen. Diese Technik ist indes infolge des Preises der Legierungselemente kostspielig. Die zweite Methode besteht darin, die Streckfestigkeit durch Kaltverformung des Stabes, zum Beispiel durch Torsion, zu steigern. Zusätzlich zu den Kosten, die diese Behandlung erforderlich macht, gelingt in diesem Fall die Festigkeitssteigerung lediglich auf Kosten der Dehnung.One can encounter this decrease in yield strength in two known ways. The first method is to introduce micro-alloying elements, such as niobium or vanadium, into the steel. However, this technique is costly due to the price of the alloying elements. The second method is to increase the yield strength by cold working the rod, for example by torsion. In addition to the costs that this treatment requires, in this case the increase in strength is only possible at the expense of elongation.
Die vorliegende Erfindung geht von einem jüngeren Stand der Technik aus, der darin besteht, den warmgewalzten Betonstahl innerhalb einer begrenzten Zeit einer schnellen Abkühlung zu unterwerfen, um eine Randschicht aus Martensit oder Bainit beim Stab zu schaffen. Der hierbei erfolgenden Abschreckung schließt sich eine Abkühlung an, während welcher der Kern des Stabes, der von der schnellen Abkühlung nicht erfaßt wurde, eine Umwandung in Ferrit und in Karbide erfährt. Durch geeignete Begrenzung der Dauer der schnellen Abkühlung ist es ebenfalls möglich, in der Kernzone des Stabes Hitze zu erhalten und einen derartigen Temperaturverlauf über den Querschnitt des Stabes zu bilden, daß bei weiterer Abkühlung eine Anlaßwirkung der martensitischen oder bainitischen Randzone stattfindet. Eine geeigneteThe present invention is based on a more recent state of the art, which is to subject the hot-rolled reinforcing steel to rapid cooling within a limited time to provide a martensite or bainite surface layer to the rod. The deterring that follows is followed by cooling, during which the core of the rod, which was not detected by the rapid cooling, undergoes a transformation into ferrite and carbides. By suitably limiting the duration of the rapid cooling, it is also possible to obtain heat in the core zone of the rod and to form such a temperature profile over the cross section of the rod that upon further cooling, a tempering effect of the martensitic or bainitic edge zone takes place. A suitable
- ä JUL 1982*021693- JUL 1982 * 021693
241 555 Ψ -3- 5.7.241 555 Ψ -3- 5.7.
Begrenzung der Dauer der schnellen Abkühlung kann dadurch erreicht werden, daß eine bestimmte Kerntemperatur am Ende der Phase der schnellen Abkühlung angestrebt wird. In der Praxis läßt sich eine derartige Betriebsweise dadurch ausführen, daß die Temperatur der Oberfläche an der Stelle des Stabes beobachtet wird, an welcher als Folge der aus der Kernzone nachfließenden Wärme eine Wiederaufheizung feststellbar ist.Limiting the duration of rapid cooling can be achieved by aiming for a particular core temperature at the end of the rapid cooling phase. In practice, such an operation can be carried out by observing the temperature of the surface at the location of the rod at which reheating can be detected as a result of the heat flowing from the core zone.
Eine derartige Verfahrensweise, wie sie allgemein als "Härten und Selbstanlassen" bekannt ist, läßt sich daher bei einem gegebenen Walzwerk mit bekannten Herstellungsbedingungen für den Bewehrungsstahl auf der Grundlage des charakteristischen Merkmals der Kerntemperatur am Ende der schnellen Abkühlungsphase ausführen. Für diese Temperatur sind zum Zwecke der optimalen Kombination zwischen Streckfestigkeit und Dehnung des Bewehrungsstahls etwa 8500C vorgeschlagen worden.Such a procedure, generally known as "tempering and tempering", can therefore be carried out at a given rolling mill with known production conditions for the reinforcing steel on the basis of the characteristic feature of the core temperature at the end of the rapid cooling phase. For this temperature the optimum combination of yield strength and elongation of the reinforcing steel about 850 0 C have been proposed for the purpose.
Die Anwendung dieses kombinierten Verfahrens führt zur Herstellung von Bewehrungsstählen mit verbesserten Qualitätseigenschaften. Sowie dem Walzwerker diese Arbeitsbedingung zur Verfugung steht, kann er die Mittel bestimmen, um die gewünschte Temperatur herbeizuführen.The use of this combined process results in the production of reinforcing steels with improved quality properties. As soon as this working condition is available to the rolling mill, he can determine the means to achieve the desired temperature.
Der vor!legenden-Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebsparameter für jedes Erzeugnis festzulegen, für welche die Schnellkühl strecke maßgeblich ist, um dem Bewehrungsstahl die gewünschten Eigenschaftswerte zu verleihen.It is the object of the present invention to determine the operating parameters for each product for which the rapid cooling path is decisive in order to give the reinforcing steel the desired characteristic values.
Die betrieblichen Bedingungen lassen sich im wesentlichen dadurchThe operational conditions can be essentially thereby
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Pl/RPl / R
einstellen, daß die Intensität während der schnellen Abkühlung berücksichtigt wird; diese schnelle Abkühlung stellt sich dar als die mittlere Wärmeflußdichte zwischen 8000C und 6000C, üblicherweise bezeichnet mit 0 ausgedrückt in MW/m2. Weiterhin ist zur Festlegung der Betriebsbedingungen die Zeit t der Abschreckung maßgeblich, die in s ausgedrückt ist.adjust that the intensity is taken into account during the rapid cooling; This rapid cooling is represented as the average heat flux density between 800 0 C and 600 0 C, usually denoted by 0 expressed in MW / m 2 . Furthermore, to determine the operating conditions, the time t of the quenching is decisive, which is expressed in s.
Man kann das neue Verfahren vor allem für die Herstellung derartiger Bewehrungsstähle anwenden, deren mechanische Eigenschaftswerte den Qualitätsanforderungen entsprechen, indem sie inbesondere eine Streckfestigkeit zwischen 400 und 600 MPa sowie eine Dehnung von wenigstens 14% aufweisen.The new method can be used above all for the production of such reinforcing steels whose mechanical properties correspond to the quality requirements, in particular having a yield strength of between 400 and 600 MPa and an elongation of at least 14%.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Bewehrungsstahl, bei welchem die Stäbe während des Walzens oder im unmittelbaren Anschluß an das Walzen einer schnellen Abkühlung unterzogen werden, müssen die Parameter φ und t zur Regulierung der schnellen Abkühlung gleichzeitig den beiden folgenden Bedingungen entsprechen:In the method according to the invention for the production of reinforcing steel, in which the bars are subjected to rapid cooling during rolling or immediately following rolling, the parameters φ and t for regulating the rapid cooling must simultaneously meet the following two conditions:
0.45 d - 0.4 <T 0 · t <T 0.82 d + 0.60.45 d - 0.4 <T 0 · t <T 0.82 d + 0.6
log0 ^ - 0.964 · log d + 2.098,log0 ^ - 0.964 · log d + 2.098,
in welchen Beziehungen d den Durchmesser des behandelten Stabes in mm angibt.in which relationships d indicates the diameter of the treated rod in mm.
Die erfindungsgemäße Methode ermöglicht es, besonders vorteilhafte Erzeugnisse bezüglich der Relation ihrer mechanischen Eigenschaftswerte zu schaffen. Einderseits sind der martentitisch-bainitische Bereich sowie das Ausmaß seiner Vergütung durch das Selbstanlassen derart,The inventive method makes it possible to create particularly advantageous products with respect to the relation of their mechanical property values. On the one hand, the martinitic-bainitic area as well as the extent of its remuneration by the self-tempering are such,
-9.M.1982*021693-9.M.1982 * 021693
241 555 H- 241 555 H
- 5 - 5. 7. 1982 Pl/R- 5 - 5. 7. 1982 Pl / R
daß man zu einer hohen Streckfestigkeit kommt. Auf der anderen Seite bleibt die Dehnung noch innerhalb der gewünschten Grenzen.that one comes to a high yield strength. On the other hand, the strain remains within the desired limits.
1. Ausführungsbeispiel1st embodiment
Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf die Herstellung von Stäben mit einem Durchmesser von 20 mm, die in einem Walzwerk mit einer Walzendgeschwindigkeit von 12 m/s bei einer Temperatur von 10500C gewalzt werden. Im Interesse der Schweißbarkeit sowie der Wirtschaftlichkeit ist die chemische Zusammensetzung des Stahls in einem bestimmten Bereich vorgegeben, beispielsweise zwischen 0,10 bis 0,20% C und 0,8 bis 1,3% Mn. Im vorliegenden Fall hat dieser Stahl genau 0,13% C und 1,2% Mn. Im Walzzustand betrug die Steckfestigkeit etwa 365 MPa bei einer Dehnung zwischen 22% bis 24%.A first embodiment of the method according to the invention relates to the production of bars with a diameter of 20 mm, which are rolled in a rolling mill with a roller speed of 12 m / s at a temperature of 1050 0 C. In the interests of weldability and economy, the chemical composition of the steel is given in a certain range, for example between 0.10 to 0.20% C and 0.8 to 1.3% Mn. In the present case, this steel has exactly 0.13% C and 1.2% Mn. In the rolling condition, the plug strength was about 365 MPa with an elongation between 22% to 24%.
Um zu einem Betonbewehrungsstab zu kommen, der eine verbesserte Streckfestigkeit und Verformbarkeit aufweist, wählt der Walzwerker nun nach Maßgabe der Anlage und des verfügbaren Raumes eine Kühlstrecke, bei welcher die Abkühl intensität und die der Behandlungsdauer entsprechende Länge den oben erwähnten Bedingungen entsprechen, nämlichIn order to come to a concrete reinforcing bar, which has improved yield strength and ductility, the rolling mill now selects a cooling line in accordance with the system and the available space, in which the cooling intensity and the treatment duration corresponding length to the above-mentioned conditions, namely
0 ^> 7 MW/m2 8.6<-0 · t <r 17.0 ^> 7 MW / m 2 8.6 <-0 · t <r 17.
Die Auswahl "der Kühlstrecke, deren durchschnittliche Wärmeflußdichte zwischen 8000C und 6000C bei 10 MW/m2 liegt, deren Länge L = 12 m ist, führt zu einer Streckfestigkeit von 500 MPa bei einer Dehnung von 20,6%. Die Auswahl einer Kühlstrecke, die sich durch eine Wärmeflußdichte von 0 8,4 MW/m2 und eine Länge von L = 20,5 m kennzeichnet, würde zu einem Bewehrungsstahl führen, dessen Streck-The selection of the cooling section, whose average heat flow density is between 800 ° C. and 600 ° C. at 10 MW / m 2 , whose length is L = 12 m, gives a yield strength of 500 MPa at an elongation of 20,6% Selection of a cooling section characterized by a heat flow density of 0 8,4 MW / m 2 and a length of L = 20,5 m would result in a reinforcing steel whose expansion
-9. Jl)L 1982*021693-9. Jl) L 1982 * 021693
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- 6 - 5. 7. 1982- 6 - 5. 7. 1982
festigkeit 550 MPa und dessen Dehnung 18,5% beträgt. In diesem Falle würde die Behandlungsdauer 1,7 s betragen, womit sich für das Produkt 0 * t 14,35 ergeben würde.strength 550 MPa and its elongation is 18.5%. In this case, the treatment duration would be 1.7 s, which would result in the product 0 * t 14.35.
2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment
Bei einem zweiten erfindungsgemäßen Ausfuhrungsbeispiel finden Stäbe von 8 mm Durchmesser Verwendung, die im Walzwerk bei einer Walzendgeschwindigkeit von 18 m/s und einer Temperatur von etwa 10000C hergestellt werden. Der Stahl enthält 0,18% C und 0,8% Mn. Im Walzzustand besteht eine Streckfestigkeit von 325 MPa bei einer Dehnung von etwa 30%.In a second embodiment of the invention find rods of 8 mm diameter use, which are produced in the rolling mill at a final roller speed of 18 m / s and a temperature of about 1000 0 C. The steel contains 0.18% C and 0.8% Mn. When rolled, it has a yield strength of 325 MPa with an elongation of about 30%.
In diesem Falle sind die erfindungsgemäß vorgegebenen Bedingungen:In this case, the conditions prescribed by the invention are:
φ ^ 17 MW/m2 φ ^ 17 MW / m 2
3,2 < 0 · t <7,16.3.2 <0 · t <7.16.
Wenn die Kühlstrecke eine Wärmeflußdichte von φ = 17 MW/m2 bei einer Behandlungslänge L = 4,5 m aufweist, kommt man zu Stäben mit einer Streckfestigkeit von 500 MPa bei einer Dehnung von 18%. In diesem Falle würde die Behandlungsdauer 0,25 s betragen, so daß sich das Produkt φ · t mit 4,25 ergeben würde. Man kommt zu den gleichen Eigenschaftswerten bei einer Wärmeflußdichte φ = 25 MW/m2 und einer Behandlungsdauer von 0,17 s bei einer Länge der schnellen Abkühlung von 3 m.If the cooling section has a heat flow density of φ = 17 MW / m 2 at a treatment length L = 4.5 m, rods with a yield strength of 500 MPa at an elongation of 18% are obtained. In this case, the treatment time would be 0.25 s, so that the product φ · t would be 4.25. It comes to the same property values at a heat flux density φ = 25 MW / m 2 and a treatment time of 0.17 s with a length of rapid cooling of 3 m.
η nit ^noOiiOH ß'Cj ;7η nit ^ noOOH,'Cj; 7
Claims (1)
wobei die Betonbewehrungsstäbe während des Walzens oder im
unmittelbaren Anschluß an das Walzen einer schnellen Abkühlung unterworfen werden, gekennzeichnet dadurch, daß die mittlere Wärmeflußdichte zwischen 8000C und 6000C, angegeben in 0 und ausgedrückt in MW/m2, während der in t angegebenen und in s ausgedrückten Abkühl zeit, gleichzeitig den nachstenden beiden Bedingungen genügt:Method for producing reinforcing steel having a strength of 400 to 600 MPa and an elongation of at least 14%,
wherein the concrete reinforcement bars during rolling or in
be subjected to a rapid cooling immediately following the rolling, characterized in that the mean heat flux density between 800 0 C and 600 0 C, expressed in 0 and expressed in MW / m 2 , during the time specified in t and expressed in s cooling time, at the same time meets the next two conditions:
log0 ^s - 0.964 log d + 2.098,0.45 d - 0.4 < φ · t <0.82 d + 0.6
log0 ^ s - 0.964 log d + 2.098,
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